서울공대 에너지시스템공학부 민기복 교수팀, ‘2026 미국암반공학회 학생 설계 경진대회’ 1등상 수상

[KD시사뉴스]

서울공대 에너지시스템공학부 민기복 교수팀, ‘2026 미국암반공학회 학생 설계 경진대회’ 1등상 수상

수압파쇄 시뮬레이션, AI 기법 등 결합한 암반 균열 전파 기법 제시

에너지시스템공학부의 우수한 암반공학 연구·교육 역량 입증

서울대학교 공과대학은 에너지시스템공학부 민기복 교수 연구팀의 석사과정 학생팀 ‘아르마딜로(ARMAdillo)’가 ‘2026 미국암반공학회 학생 설계 경진대회(2026 American Rock Mechanics Association Student Design Competition)’에서 1등상을 수상했다고 밝혔다.

왼쪽에서 두 번째부터 2026 미국암반공학회 학생 설계 경진대회 시상식에 참석한 서울대 에너지시스템공학부 나현경, 명영재, 이창무 석사과정생

미국암반공학회(ARMA)가 주관한 이번 대회는 제60회 미국 암반공학·지오메카닉스 심포지엄(60th U.S. Rock Mechanics·Geomechanics Symposium)의 일환으로 지난 6월 미국 애리조나주 투손에서 열렸다.

11개국 32개 팀, 총 105명이 참가해 암반공학 및 지오메카닉스 분야의 실제 공학 문제를 해결하며 수치해석, 정량 분석, 설계 판단, 연구 수행 역량을 겨루었다.

서울대 에너지시스템공학부 석사과정에 재학 중인 명영재, 이창무, 나현경, 김영훈, 김성하 학생이 참여하고 민기복 교수가 지도한 아르마딜로 팀은 콜로라도 광산대학교, 스탠퍼드대학교 등 세계 유수 대학의 팀과 경쟁한 끝에 최종 1위에 오르는 영예를 안았다. 이번 수상은 서울대 에너지시스템공학부의 우수한 암반공학 연구·교육 역량과 재학생들이 보유한 세계 최정상급 수준의 문제 해결 능력을 입증한 성과로 평가된다.

미국암반공학회는 암반역학과 지오메카닉스 분야의 연구자, 실무자, 교육자 간 교류 촉진을 위해 설립된 국제 공학·과학 전문 학회이다. 학술대회, 기술위원회, 학생 경진대회 등을 통해 지하공간, 자원·에너지 개발, 토목·지반공학 분야의 연구와 기술 발전을 지원하고 있다.

이번 경진대회의 참가 팀들은 자연균열이 있는 저투수성 암반저류층에서 수압파쇄 균열의 전파 거동을 모델링하고 분석하는 과제를 수행했다.

‘수압파쇄’는 투수성이 낮은 암반저류층에 고압 유체를 주입해 인공 균열을 만들어 유체 이동 통로를 확보하는 저류층 자극 기법이다. 비전통 석유·가스 저류층, 인공저류층 지열시스템, 지하 에너지 개발 등 유체 흐름이 제한되는 환경에서 널리 활용된다. 그런데 실제 지하 암반에는 절리, 광맥, 층리면 등 다양한 자연균열이 존재해, 수압파쇄 균열이 이들과 만날 경우 관통·이탈·분기·재배향 등 다양한 방식으로 전파 경로가 변한다.

이번 대회에서는 자연균열과 수압파쇄 균열의 상호작용을 정량적으로 분석하는 과제가 제시됐다. 과제의 핵심은 이 수치해석 결과를 공학적으로 해석 가능한 형태로 정리해, 조건에 따라 달라지는 전파 양상을 정량적으로 예측하는 데 있었다.

이에 참가 팀들은 일정한 두께의 수평 저류층에 시추된 수평정을 대상으로, 최소 수평응력 방향을 따라 배치된 시추공의 천공부에서 수압파쇄를 시작해 균열이 저류층 내부의 단일 자연균열과 교차하도록 성장시키는 조건에서 균열 전파를 모사했다.

이후 심사위원들이 기술적 완성도, 문제 해석 능력, 분석 결과의 신뢰성, 공학적 적용 가능성 등을 종합적으로 평가한 결과, 아르마딜로 팀은 수압파쇄 시뮬레이션과 인공지능 기법 등을 결합한 암반의 균열 전파 기법을 제시한 점에서 높은 평가를 받아 1위를 차지했다.

특히 아르마딜로 팀은 과제 수행 과정에서 자연균열의 교차 각도, 현지응력 조건, 자연균열면의 강도와 마찰 특성, 암반 물성 등을 변수로 설정하고, 각 조건에서 수압파쇄 균열이 관통, 이탈, 분기 또는 재배향되는 양상을 정량 분석했다.

또한 수치 시뮬레이션 결과를 데이터셋으로 구축해 균열 전파 유형을 구분하는 기준을 마련하고, 여기에 로지스틱 회귀 분석(Logistic Regression), 물리정보 기반 기계학습(Physics-Informed Machine Learning, PIML), 방사기저함수 커널 기반 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine with Radial Basis Function Kernel, SVM-RBF) 등을 적용해 조건별 균열 전파 양상을 예측하는 모델링 체계를 제안했다.

이처럼 아르마딜로 팀은 단순히 해석 결과를 제시하는 데 그치지 않고 주요 매개변수 변화에 따른 결과 차이를 체계적으로 분류함으로써, 자연균열이 있는 암반저류층에서 수압파쇄 설계 시 고려해야 할 핵심 요인을 제시하는 데 성공해 많은 주목을 받았다.

암반역학 이론에 기반한 전통적 해석 능력과 수치해석·데이터 분석·기계학습 기반 예측 모델링을 결합해 수압파쇄 균열 전파와 자연균열 상호작용이라는 3차원 지오메카닉스 문제를 풀어낸 이번 성과는 서울대 학생들이 지하 에너지·자원 개발과 지하공간 활용 분야에서 요구되는 융합 연구 역량을 갖췄음을 국제 무대에서 입증한 사례라는 평가다.

팀장을 맡은 명영재 학생은 “이번 수상은 수치해석과 데이터 기반 분석을 창의적으로 결합해 복잡한 수압파쇄 문제를 체계적으로 풀어가려는 팀의 노력이 인정받은 결과라고 생각한다”며 “연구 과정에서 맞닥뜨린 난관들을 극복하기 위해 팀원들과 많은 논의를 거친 결과, 국제 무대에서 서울대 연구팀의 우수한 역량을 보여줄 수 있었기에 더욱 뜻깊다”고 소감을 밝혔다. 아울러 “지도해주신 민기복 교수님과 함께 연구를 수행한 팀원들에게 감사드린다”고 덧붙였다.

한편 학회 기간 현장 부스를 운영한 서울대 연구팀은 2027년 10월 16일부터 23일까지 서울 코엑스에서 ‘지속 가능한 미래를 위한 암반역학 및 암반공학 혁신’을 주제로 열릴 ‘제16차 국제 암반공학 및 암반공학 총회(16th International Congress on Rock Mechanics and Rock Engineering, ISRM 2027)’를 학회 참가자들에게 홍보했다. 특히 해외 연구자와 산업계 관계자에게 안내 책자와 홍보물을 배포하고 뉴스레터 신청을 안내하는 등, 행사를 적극적으로 소개해 눈길을 끌었다.

서울대 공대는 이번에 민기복 교수 연구팀이 경진대회 수상과 더불어, 국내에서 열릴 대규모 국제 학술행사의 성공적 개최를 위한 현장 홍보 활동에도 함께 참여하며, 학술적 성과와 국제 협력 성과를 동시에 거뒀다고 밝혔다.